網絡基礎:TCP/IP 協議職責和常見的三種模型
一、TCP/IP 協議的主要職責
● 把需要通信消息分解為可管理的數據塊,并且這些數據塊能夠有效地通過傳輸介質。
● 實現與網絡適配器硬件(MAC地址)連接。
● 尋址功能確保發送端的計算機能準確找到接收數據的計算機,同時接收端計算機能識別并接收指定數據
● 將數據有效地路由至目標計算機所在子網,即便源子網與目的子網位于不同的物理網絡上。
● 執行錯誤控制、流量控制和確認:對可靠的通信而言,發送和接收計算機必須能夠發現并糾正傳輸錯誤,并合理控制數據流。
● 實現從本地應用程序接收數據并傳輸到外部網絡功能。
● 實現從外部網絡接收數據并傳輸到本地應用程序。
二、TCP/IP 網絡常見的三種模型
圖片
2.1 常見的四層模型
四層模型是我們最常見的模型,包括 網絡訪問層、網際層、傳輸層、應用層。四層模型從低到高如下:
2.1.1 網絡訪問層(Network Access Layer)
網絡訪問層屬于四層模型的最底層,主要負責數據的物理傳輸。它涉及硬件設備如網卡、集線器和交換機,通過物理介質(例如以太網電纜)將數據從發送端傳輸到接收端。傳輸過程中數據被轉換為比特流,并通過物理網絡進行傳輸。并且網絡訪問層還處理數據的封裝和解封裝,用來保證數據在物理介質上的正確傳輸。通過使用MAC地址來唯一標識和定位網絡中的設備,從而實現數據的準確傳輸。
2.1.2 網際層(Internet Layer)
網際層主要負責數據包在網絡間的路由選擇和轉發,確保數據包能夠跨越不同的物理網絡到達目的地。它使用IP地址來標識網絡中的通信設備,并通過路由協議確定數據包的最理想傳輸路徑。網際層需要處理數據包的分片和重組,以適應不同網絡的傳輸要求,并提供網絡層的錯誤檢測和糾正機制。
2.1.3 傳輸層(Transport Layer)
傳輸層提供端到端的可靠傳輸服務,確保數據的完整性和順序性。它使用端口號來標識應用程序和服務,傳輸協議有TCP和UDP兩種。TCP提供可靠的、面向連接的服務,確保數據的完整性和順序性,適用于對數據可靠性要求高的應用。UDP提供不可靠的、無連接的服務,適用于對實時性要求高的應用比如視頻會議、直播。
2.1.4 應用層(Application Layer)
應用層屬于四層模型的最高層,直接為用戶的應用程序提供服務。為網絡排錯、文件傳輸、遠程控制和Internet 操作提供了應用程序,另外還支持應用編程接口(API),從而使得針對特定操作系統編寫的程序來直接訪問網絡。
2.2 五層模型
五層模型和四層模型的主要區別用物理層和數據鏈路層代替了四層模型的網絡層。五層模型從低到高如下:
圖片
2.2.1 物理層
物理層是網絡通信的基礎設施層,涉及網絡、光纖等各種傳輸介質。它為上層提供基礎的物理連接,使得數據能夠在不同的設備之間進行實際的傳輸。
2.2.2 數據鏈路層
數據鏈路層處理設備之間的數據幀傳輸,主要關注相鄰節點間的通信。例如,它負責通過網線、光纖或網絡接口連接的交換機和網卡之間的數據傳輸。這一層確保數據在局部網絡中的可靠傳遞。
2.2.3 網絡層
網絡層主要負責地址管理和路由轉發。它記錄源主機和目標主機的IP地址,并選擇一條高效可靠的路徑來傳輸數據。這一層的工作重點是路徑規劃,確保數據能夠在復雜的網絡環境中找到最佳傳輸路線。
2.2.4 傳輸層
傳輸層負責管理兩個節點之間的數據傳輸,確保數據的可靠傳遞。它不關心數據在中間節點的傳輸路徑,而是專注于起點和終點之間的通信,并采取措施保證數據能夠準確無誤地送達目標地址。
2.2.5 應用層
應用層專注于處理從傳輸層接收到的數據。在軟件開發過程中,開發者可以利用特定編程技術(Java、C#、C++ 等等語言)來讀取和寫入傳輸層的數據。應用層的主要職責是根據預定的格式處理這些數據,而不涉及傳輸層的具體實現細節。
2.3 RFC871中描述的 ARPAnet三層早期模型
1969年11月,美國國防部 高級研究計劃管理局( ARPA)開始建立一個命名為ARPAnet的網絡,這是就是互聯網的前身,一個軍事用途的網絡。
圖片
該模型對網絡架構有深遠的影響,許多現代網絡架構都或多或少地參考了這個模型。三層模型從低到高如下:
2.3.1 網絡層(Network Layer)
網絡層主要負責在通信實體之間提供基本的數據包交換功能。
2.3.2 網絡接入層(Network Access Layer)
網絡接入層提供網絡互聯的硬件和軟件,使得不同的網絡設備可以互聯。
2.3.3 主機層(Host Layer)
相當于用戶層,用戶的終端設備和其他主機直接相連。
三、總結
以上是TCP/IP的主要職責和三種網絡模型的介紹,希望對大家了解TCP/IP協議提供一些幫助!